JP4017631B2 - System and method for detecting rotational stall in a centrifugal compressor - Google Patents
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Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2002年8月23日に出願された米国仮特許出願No.60/405,374の恩恵を主張するものである。
[Cross-reference of related applications]
This application is filed with US provisional patent application no. It claims the benefits of 60 / 405,374.
本発明は、一般的に、遠心コンプレッサにおける旋回失速の検出に関する。より詳細には、本発明は、遠心コンプレッサからの吐出における音響エネルギ変化を感知することにより遠心コンプレッサのディフューザ部分における旋回失速を検出するシステム及び方法に関する。 The present invention generally relates to detection of rotational stall in a centrifugal compressor. More particularly, the present invention relates to a system and method for detecting rotational stall in a diffuser portion of a centrifugal compressor by sensing acoustic energy changes in discharge from the centrifugal compressor.
遠心コンプレッサにおける旋回失速は、当該遠心コンプレッサの回転するインペラー又はロータにおいて、又は当該インペラーから当該遠心コンプレッサの下流の静止ディフューザにおいて起こることがある。旋回失速と関連したエネルギの周波数は、典型的には、旋回失速がインペラー領域で起こっていよう(インペラー旋回失速)と或いはディフューザ領域で生じていよう(ディフューザ旋回失速)と、共通の範囲の値の中にある。両方のケースにおいて、旋回失速の存在は、遠心コンプレッサ及び/又はシステムの性能に悪影響を及ぼすことがある。しかしながら、インペラー旋回失速が通常、より大きな関心事である。それは、インペラー旋回失速が特に航空機エンジンのような軸流コンプレッサにおけるインペラーの信頼性に悪影響を与えることがあるのに対し、ディフューザ旋回失速は通常システムの全体的音及び振動レベルに影響を及ぼすからである。 Rotational stall in a centrifugal compressor may occur in the rotating impeller or rotor of the centrifugal compressor or in a stationary diffuser downstream from the impeller and downstream of the centrifugal compressor. The frequency of energy associated with swivel stalls typically ranges from a common range of values whether swirl stalls occur in the impeller region (impeller swirl stalls) or in the diffuser region (diffuser swivel stalls). Is inside. In both cases, the presence of swirling stall can adversely affect the performance of the centrifugal compressor and / or system. However, impeller turning stall is usually of greater concern. This is because impeller swivel stalls can adversely affect impeller reliability, particularly in axial compressors such as aircraft engines, whereas diffuser swivel stalls typically affect the overall sound and vibration level of the system. is there.
インペラー旋回失速を検出して補正する幾つかの技術は、回転するインペラーに隣接してその円周方向に配置された複数のセンサを用いる。センサを用いて、個々の位置における擾乱を検出する。次いで、その擾乱が、他の位置における値、又は最適動作条件に対応する値と比較される。多くの場合、非常に複雑な計算を実行し、インペラー旋回失速の到来の前兆を決定する。ひとたびインペラー旋回失速が検出されると、一部の補正動作は、吐出ガスを遠心コンプレッサの吸込入口へ戻すようブリードすること、或いはバッフルを用いて又はベーンの位置を変えて吸込入口の流れの角度を変更することを含む。 Some techniques for detecting and correcting impeller turning stalls use a plurality of sensors arranged circumferentially adjacent to the rotating impeller. Sensors are used to detect disturbances at individual positions. The disturbance is then compared to values at other locations or values corresponding to optimal operating conditions. Often, very complex calculations are performed to determine the precursors of impeller turning stalls. Once an impeller swirl stall is detected, some corrective action can be taken to bleed the discharge gas back to the suction inlet of the centrifugal compressor, or by using a baffle or changing the vane position and the angle of the inlet inlet flow. Including changing.
軸流コンプレッサにおけるインペラー旋回失速を検出する技術の一例が、米国特許No.6,010,303(以下、「303特許」と記す。)にある。303特許は、ターボファン・エンジンにおける空力的及び気体力学的不安定性の予測を指向している。不安定性前兆信号をリアルタイムで発生し、多段軸流コンプレッサを利用するターボファン・エンジンのための空気推進圧縮システムにおけるエンジン・サージ又はブレードのフラッターを予測する。ターボファン・エンジンのための圧縮システムにおける空力的又は気体力学的共振と関連したエネルギ波が検出され、そして共振の周波数を示す信号が発生される。静圧力トランスデューサ又は歪みゲージがファン・ブレードの近く又はそれに取り付けられて、システムのエネルギを検出する。リアルタイム信号は、関心の不安定性と関連した所定の範囲の周波数、例えば、250−310Hz内に帯域通過フィルタリングされる。次いで、その帯域通過信号は、大きさに関して自乗される。次いで、その自乗された信号は、低域通過フィルタリングされて、エネルギ不安定性前兆信号を形成する。当該低域通過フィルタは、各周波数の自乗の和の平均を与える。次いで、そのエネルギ不安定性前兆信号を用いて、空力的及び空気力学的不安定性を予測し、そしてその空力的及び空気力学的不安定性がターボファン・エンジンで起こることを防止する。この技術の1つの欠点は、それが軸流コンプレッサにおけるインペラー旋回失速の検出のためのみであり、ディフューザ旋回失速について検討していないことである。 An example of a technique for detecting impeller rotation stall in an axial compressor is disclosed in US Pat. 6,010,303 (hereinafter referred to as "303 patent"). The 303 patent is directed to predicting aerodynamic and gasdynamic instabilities in turbofan engines. An instability precursor signal is generated in real time to predict engine surge or blade flutter in an air propulsion compression system for a turbofan engine utilizing a multistage axial compressor. An energy wave associated with aerodynamic or gasdynamic resonance in a compression system for a turbofan engine is detected and a signal indicative of the frequency of the resonance is generated. A static pressure transducer or strain gauge is installed near or attached to the fan blade to detect the energy of the system. The real-time signal is bandpass filtered within a predetermined range of frequencies associated with the instability of interest, eg, 250-310 Hz. The bandpass signal is then squared with respect to magnitude. The squared signal is then low pass filtered to form an energy instability precursor signal. The low-pass filter gives the average sum of squares of each frequency. The energy instability precursor signal is then used to predict aerodynamic and aerodynamic instabilities and prevent the aerodynamic and aerodynamic instabilities from occurring in a turbofan engine. One drawback of this technique is that it is only for the detection of impeller turning stalls in axial compressors and does not consider diffuser turning stalls.
羽根無しラジアル・ディフューザを備える混合流遠心コンプレッサは、それらの意図する動作範囲の一部分の間で、又はあるケースではその全部の間にディフューザ旋回失速状態となることがある。典型的には、ディフューザの設計は流れの一部がディフューザ通路で分離されることが無い状態で全ての流れを適応させることができないので、ディフューザ旋回失速が起こる。ディフューザ旋回失速は、一般的に当該コンプレッサのインペラーの回転周波数より小さい基本周波数でのガス流通過における低周波数の音エネルギ又は脈動の生成をもたらす。この低周波数の音エネルギ及びそれに関連した高調波は、コンプレッサのガス通路を介して下流のパイプ、熱交換機及び他の容器へ伝搬する。低周波数の音エネルギ又は音響擾乱は、その大きさが高い場合があり、そして望ましくない。それは、音響擾乱の存在がコンプレッサ、その制御装置、又は他の関連の部品/システムの初期故障をもたらし得るからである。 Mixed flow centrifugal compressors with vaneless radial diffusers can become diffuser swirl stalls during a portion of their intended operating range, or in some cases all of them. Typically, diffuser swirl stalls occur because the diffuser design cannot adapt all flows without a portion of the flow being separated in the diffuser passage. Diffuser swirl stall typically results in the production of low frequency sonic energy or pulsations in gas flow passages at a fundamental frequency that is less than the rotational frequency of the compressor impeller. This low frequency sound energy and its associated harmonics propagate through the compressor gas path to downstream pipes, heat exchangers and other vessels. Low frequency sound energy or acoustic disturbances can be high in magnitude and are undesirable. This is because the presence of acoustic disturbances can lead to early failure of the compressor, its controller, or other related components / systems.
従って、必要なものは、遠心コンプレッサのディフューザの周りのガスの流れにおける音響エネルギの変化を感知することによりそのディフューザにおける旋回失速を検出して補正し、次いで圧縮プロセスを変更する動作を行って、ディフューザにおけるかなりの量の旋回失速雑音を生成するそれらの条件を回避又は矯正するシステム及び方法である。 Therefore, what is needed is to detect and correct the rotational stall in the diffuser by sensing the change in acoustic energy in the gas flow around the diffuser of the centrifugal compressor, and then perform the action of changing the compression process, A system and method that avoids or corrects those conditions that generate a significant amount of swivel stall noise in the diffuser.
本発明は、ディフューザにおける旋回失速の存在を検出するためアナログ回路か又はディジタル回路か(又はそれら2つの回路の組み合わせか)のいずれかを用いることができる。当該回路は、10Hzの折点周波数を有する高域通過フィルタを用いて、ディフューザに又はディフューザより下流に配置された圧力トランスデューサからの信号を処理して、圧力トランスデューサからのAC(又は動的)変動を解析することができる。次に、低域通過フィルタを用いて、300Hzの折点周波数より上の周波数を減衰させる。低域通過フィルタ及び高域通過フィルタの動作は、10Hzから300Hzの帯域幅を有する帯域通過フィルタの動作に似ていると考えることができる。10−300Hzの範囲は、遠心コンプレッサの動作が旋回失速の方に移動するにつれ、この範囲におけるAC成分の振幅が増大するので重要である。 The present invention can use either an analog circuit or a digital circuit (or a combination of the two circuits) to detect the presence of a rotating stall in the diffuser. The circuit uses a high-pass filter with a corner frequency of 10 Hz to process the signal from a pressure transducer located at or downstream from the diffuser to provide AC (or dynamic) variation from the pressure transducer. Can be analyzed. Next, a frequency above the break frequency of 300 Hz is attenuated using a low-pass filter. The operation of the low pass filter and the high pass filter can be considered similar to the operation of a band pass filter having a bandwidth of 10 Hz to 300 Hz. The 10-300 Hz range is important because the amplitude of the AC component in this range increases as the operation of the centrifugal compressor moves toward rotational stall.
低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタの出力が能動全波整流器を用いて処理され、正のみの信号を取得し、そしてそれは、DC成分に重畳された複合のAC成分を含む。当該複合の信号は、失速周波数エネルギの振幅が増大するにつれ、大きさが増大するDC(又は平均)値を生じ、そしてそのDC値は、後続の処理のため必要とされる。低域通過フィルタが、能動全波整流器に続く。低域通過フィルタは、波形のDC部分が圧力トランスデューサの失速変動振幅の表示を提供するので波形のDC成分のみを通すためほぼ0.16Hzの非常に低いカットオフ周波数を有する。次いで、DC成分又は信号は、旋回失速の存在を決定するため閾値と比較される。旋回失速を決定するための閾値は、圧力トランスデューサからの信号に適用される利得の量と、補正を要求する前にディフューザで許容することができる旋回失速の量とに依存する。 The output of the low pass filter or band pass filter is processed using an active full wave rectifier to obtain a positive only signal, which contains a composite AC component superimposed on the DC component. The composite signal produces a DC (or average) value that increases in magnitude as the stall frequency energy amplitude increases, and that DC value is required for subsequent processing. A low pass filter follows the active full wave rectifier. The low pass filter has a very low cut-off frequency of approximately 0.16 Hz to pass only the DC component of the waveform because the DC portion of the waveform provides an indication of the pressure transducer's stall fluctuation amplitude. The DC component or signal is then compared to a threshold value to determine the presence of turning stall. The threshold for determining the turning stall depends on the amount of gain applied to the signal from the pressure transducer and the amount of turning stall that can be tolerated by the diffuser before requesting correction.
代替として、本発明は、旋回失速を検出するため圧力トランスデューサのディジタル化された出力に高速フーリエ変換(FFT)をリアルタイムで実行するようプログラムされたDSPを利用することができる。FFTの使用は、失速を、前述したような時間領域よりむしろ周波数領域で直接検出することを可能にする。FFTは、圧力トランスデューサからの信号に適用されて、一連の周波数及びエネルギ・レベルを得る。関心の範囲(10−300Hz)の外側にあるFFTからの周波数の一部を廃棄することができる。次に、10−300Hzの間のエネルギ・レベルを加算し、加算されたエネルギ・レベル値を生成する。インペラーの回転速度と関連したエネルギ・レベルをより正確な値のため廃棄することができる。次いで、加算されたエネルギ・レベル値は、旋回失速の存在を決定するため、閾値と比較される。また、スペクトル成分を加算するよりむしろ、所定の閾値を超えるスペクトルのピークを捜すことにより失速を検出することができる。 Alternatively, the present invention can utilize a DSP programmed to perform a fast Fourier transform (FFT) in real time on the digitized output of the pressure transducer to detect rotational stall. The use of FFT allows stall to be detected directly in the frequency domain rather than in the time domain as described above. The FFT is applied to the signal from the pressure transducer to obtain a series of frequencies and energy levels. Some of the frequencies from the FFT that are outside the range of interest (10-300 Hz) can be discarded. Next, energy levels between 10-300 Hz are summed to produce a summed energy level value. The energy level associated with the impeller rotational speed can be discarded for a more accurate value. The summed energy level value is then compared to a threshold value to determine the presence of a turning stall. Rather than adding spectral components, stall can be detected by looking for spectral peaks that exceed a predetermined threshold.
本発明の一実施形態は、遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速を補正する方法を指向している。この方法は、遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速と関連した音響エネルギを表す値を測定するステップを含む。この方法は更に、当該測定された値を帯域通過フィルタを用いてフィルタリングして、フィルタリングされた値を得るステップと、当該フィルタリングされた値を全波整流器を用いて整流して、整流された値を得るステップと、当該整流された値を低域通過フィルタを用いてフィルタリングして、失速エネルギ成分を得るステップとを含む。最後に、この方法は、失速エネルギ成分を所定値と比較して、ラジアル・ディフューザにおける旋回失速を決定するステップを含み、そこにおいて、失速エネルギ成分が所定値より大きいとき旋回失速がラジアル・ディフューザに存在し、そして、上記方法は更に、旋回失速の決定に応答して、制御信号を遠心コンプレッサに送って、遠心コンプレッサの動作形態を調整するステップを含む。 One embodiment of the present invention is directed to a method of correcting for rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor. The method includes the step of measuring a value representing acoustic energy associated with rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor. The method further includes filtering the measured value using a bandpass filter to obtain a filtered value, and rectifying the filtered value using a full-wave rectifier to produce a rectified value. And filtering the rectified value with a low pass filter to obtain a stall energy component. Finally, the method includes the step of comparing the stall energy component with a predetermined value to determine a turning stall in the radial diffuser, wherein the turning stall is applied to the radial diffuser when the stall energy component is greater than the predetermined value. And the method further includes the step of sending a control signal to the centrifugal compressor in response to the determination of the rotational stall to adjust the mode of operation of the centrifugal compressor.
本発明の別の実施形態は、遠心コンプレッサにおける旋回失速を検出する方法を指向している。この方法は、遠心コンプレッサにおける旋回失速と関連した音響エネルギを表す値を測定するステップと、当該測定された値に高速フーリエ変換を実行して、複数の周波数及び対応のエネルギ値を得るステップとを含む。この方法はまた、旋回失速と関連した周波数及び対応のエネルギ値を当該複数の周波数及び対応のエネルギ値から選択するステップと、旋回失速と関連した当該選択された周波数の対応のエネルギ値同士を加算するステップとを含む。最後に、この方法は、当該加算されたエネルギ値を所定閾値と比較することにより遠心コンプレッサにおける旋回失速を検出するステップを含み、そこにおいて、当該加算されたエネルギ値が所定閾値より大きいとき旋回失速が遠心コンプレッサに存在する。 Another embodiment of the present invention is directed to a method for detecting swirling stall in a centrifugal compressor. The method includes measuring a value representing acoustic energy associated with a rotational stall in a centrifugal compressor, and performing a fast Fourier transform on the measured value to obtain a plurality of frequencies and corresponding energy values. Including. The method also includes selecting a frequency and corresponding energy value associated with the turning stall from the plurality of frequencies and corresponding energy values, and adding the corresponding energy values of the selected frequency associated with the turning stall. Including the step of. Finally, the method includes detecting a turning stall in the centrifugal compressor by comparing the summed energy value with a predetermined threshold, wherein the summing stall is when the summed energy value is greater than the pre-determined threshold. Is present in the centrifugal compressor.
本発明の更に別の実施形態は、遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速を補正するシステムを指向している。このシステムは、遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速と関連した音響エネルギを表すパラメータを測定し且つ当該測定されたパラメータに対応するセンサ信号を発生するよう構成されたセンサを含む。このシステムはまた、10Hzの折点周波数を有する高域通過フィルタと、300Hzの折点周波数を有する第1の低域通過フィルタと、全波整流器とを含む。高域通過フィルタは、センサ信号を受け取り、且つ高域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成されている。第1の低域通過フィルタは、当該高域通過フィルタリングされた信号を高域通過フィルタから受け取り、且つ低域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成されている。全波整流器は、当該低域通過フィルタリングされた信号を受け取り、且つ整流された信号を出力するよう構成されている。このシステムはまた、制御回路と、当該整流された信号を受け取り且つ失速エネルギ成分信号を出力するよう構成された第2の低域通過フィルタとを含む。制御回路は、失速エネルギ成分信号を用いてラジアル・ディフューザにおける旋回失速を決定し、且つ旋回失速の決定に応答して制御信号を出力して、遠心コンプレッサの動作形態を調整するよう構成されている。 Yet another embodiment of the present invention is directed to a system for correcting rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor. The system includes a sensor configured to measure a parameter representative of acoustic energy associated with rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor and generate a sensor signal corresponding to the measured parameter. The system also includes a high pass filter having a corner frequency of 10 Hz, a first low pass filter having a corner frequency of 300 Hz, and a full wave rectifier. The high pass filter is configured to receive the sensor signal and output a high pass filtered signal. The first low-pass filter is configured to receive the high-pass filtered signal from the high-pass filter and output the low-pass filtered signal. The full wave rectifier is configured to receive the low pass filtered signal and output a rectified signal. The system also includes a control circuit and a second low pass filter configured to receive the rectified signal and output a stall energy component signal. The control circuit is configured to determine a turning stall in the radial diffuser using the stall energy component signal and output a control signal in response to the determination of the turning stall to adjust the operation mode of the centrifugal compressor. .
本発明の更なる実施形態は、遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速を補正するシステムを指向している。このシステムは、遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速と関連した音響エネルギを表すパラメータを測定し、且つ当該測定されたパラメータに対応するセンサ信号を発生するよう構成されたセンサを含む。アナログ/ディジタル変換器は、センサ信号をディジタル信号に変換する。システムはまた、ディジタル信号をアナログ/ディジタル変換器から受け取るディジタル信号プロセッサを含む。ディジタル信号プロセッサは、10Hzの折点周波数を有する高域通過フィルタと、300Hzの折点周波数を有する第1の低域通過フィルタと、全波整流器と、第2の低域通過フィルタとを含む。高域通過フィルタは、ディジタル信号を受け取り、且つ高域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成されている。第1の低域通過フィルタは、高域通過フィルタリングされた信号を高域通過フィルタから受け取り、且つ低域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成されている。全波整流器は、低域通過フィルタリングされた信号を受け取り、且つ整流された信号を出力するよう構成されている。第2の低域通過フィルタは、整流された信号を受け取り、且つ当該整流された信号の平均値のみを有する失速エネルギ成分信号を出力するよう構成されている。ディジタル/アナログ変換器を用いて、失速エネルギ成分信号をアナログ信号に変換する。最後に、システムは、当該アナログ信号を用いて、ラジアル・ディフューザにおける旋回失速を決定し、且つ旋回失速の決定に応答して制御信号を出力して、遠心コンプレッサの動作形態を調整するよう構成された制御回路を有する。 A further embodiment of the present invention is directed to a system for correcting rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor. The system includes a sensor configured to measure a parameter representative of acoustic energy associated with rotational stall in a radial diffuser of the centrifugal compressor and generate a sensor signal corresponding to the measured parameter. The analog / digital converter converts the sensor signal into a digital signal. The system also includes a digital signal processor that receives the digital signal from the analog to digital converter. The digital signal processor includes a high pass filter having a corner frequency of 10 Hz, a first low pass filter having a corner frequency of 300 Hz, a full wave rectifier, and a second low pass filter. The high pass filter is configured to receive a digital signal and output a high pass filtered signal. The first low pass filter is configured to receive a high pass filtered signal from the high pass filter and to output a low pass filtered signal. The full wave rectifier is configured to receive a low pass filtered signal and to output a rectified signal. The second low pass filter is configured to receive the rectified signal and output a stall energy component signal having only an average value of the rectified signal. A digital / analog converter is used to convert the stall energy component signal into an analog signal. Finally, the system is configured to use the analog signal to determine a turning stall in the radial diffuser and to output a control signal in response to the turning stall determination to adjust the operation mode of the centrifugal compressor. Control circuit.
本発明の1つの利点は、それがエレクトロニクス及びハードウエアの単純化されたパッケージを用いて、遠心コンプレッサのディフューザ部分における旋回失速を検出することにある。 One advantage of the present invention is that it uses a simplified package of electronics and hardware to detect rotational stall in the diffuser portion of a centrifugal compressor.
本発明の別の利点は、ディフューザで発生された旋回失速雑音を低減又は除去するための可能な技術を判断するために旋回失速の決定を用いることができることにある。
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を一例として図示する添付図面と共に、好適な実施形態の以下のより詳細な説明から明らかであろう。
Another advantage of the present invention is that the turning stall determination can be used to determine possible techniques for reducing or eliminating turning stall noise generated in the diffuser.
Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description of the preferred embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate, by way of example, the principles of the invention.
可能な限りどんな場合でも、同じ又は類似の構成要素を参照するため同じ参照番号を図面全体を通して用いる。 Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or like elements.
本発明を適用することができる一般的システムが例示により図1に示されている。図示のように、HVAC、冷却又は液体冷却システム100は、コンプレッサ108、凝縮器112、水冷却機又は蒸発器126、及び制御パネル140を含む。制御パネル140は、システム100の性能を示す入力信号をシステム100から受け取り、そして信号をシステム100の構成要素に送って、システム100の動作を制御する。通常の液体冷却システム100は、図1に示されていない他の多くの特徴を含む。これらの特徴は、説明を容易にするため図面を単純にすべく意図的に省略してある。
A general system to which the present invention can be applied is shown by way of example in FIG. As shown, the HVAC, cooling or
コンプレッサ108は、冷媒蒸気を圧縮し、そして当該蒸気を凝縮器112に吐出ラインを介して供給する。コンプレッサ108は遠心コンプレッサであることが好ましい。しかしながら本発明は、旋回失速条件に遭遇し、又は旋回失速が生じることができる流れにおいて動作することができる任意の種類のコンプレッサと共に用いることができる。凝縮器112に供給された冷媒蒸気は、流体、例えば、空気又は水との熱交換関係に入り、そして流体との熱交換関係の結果として冷媒液体への相変化を受ける。凝縮器112からの凝縮された液体冷媒は、蒸発器126へ流れる。好適な実施形態においては、凝縮器112の冷媒蒸気は、水との熱交換関係に入り、冷却塔122に接続された熱交換機コイル116を介して流れる。凝縮器112の冷媒蒸気は、熱交換機コイル116の中の水との熱交換関係の結果として冷媒液体への相変化を受ける。
The
蒸発器126は、冷却負荷130に接続された供給ライン128S及び戻りライン128Rを有する熱交換機コイル128を含むことができることが好ましい。熱交換機コイル128は、蒸発器126内に複数の管束を含むことができる。二次液体は、水が好ましいが、しかし、任意の他の適切な二次液体、例えば、エチレン、塩化カルシウム・ブライン、又は塩化ナトリウム・ブラインであることができ、そして戻りライン128Rを介して蒸発器126に進み、供給ライン128Sを介して蒸発器126を出る。蒸発器126の液体冷媒は、熱交換機コイル128の中の二次液体と熱交換関係に入り、熱交換機コイル128の中の二次液体の温度を冷却する。蒸発器126の中の冷媒液体は、熱交換機コイル128の中の二次液体との熱交換関係の結果として冷媒蒸気への相変化を受ける。蒸発器126の中の蒸気冷媒は、蒸発器126を出て、吸込ラインによりコンプレッサ108へ戻り、循環を完了する。システム100が凝縮器112及び蒸発器126に関する好適な実施形態に関して説明されたが、もし凝縮器112及び蒸発器126の中の冷媒の適切な相変化が得られるならば、凝縮器112及び蒸発器126の任意の適切な形態をシステム100で用いることができることが理解される筈である。
The
蒸発器126からコンプレッサ108への入力又は入口には、コンプレッサ108への冷媒の流れを制御する1又はそれより多い予回転ベーン又は入口案内ベーン120がある。アクチュエータを用いて、予回転ベーン120を開けて、コンプレッサ108への冷媒量を増大し、それによりシステム100の冷却能力を増大する。同様に、アクチュエータを用いて、予回転ベーン120を閉じて、コンプレッサ108への冷媒量を低減し、それによりシステム100の冷却能力を低減する。
At the input or inlet to the
コンプレッサ108を駆動するため、システム100は、コンプレッサ108用のモータ又は駆動機構152を含む。用語「モータ」をコンプレッサ108用の駆動機構に対して用いるが、用語「モータ」が1つのモータに限定するものではなく、可変速度駆動装置及びモータ・スタータのようなモータ152の駆動と関連して用いることができる任意の構成要素を包含することを意図していることを理解すべきである。本発明の好適な実施形態においては、モータ又は駆動機構152は、電動機及び関連の構成要素である。しかしながら、蒸気又はガス・タービン又はエンジン及び関連の構成要素のような他の駆動機構を、コンプレッサ108を駆動するため用いることができる。
To drive the
図2は、本発明の好適な実施形態のコンプレッサ108の部分断面図を示す。コンプレッサ108は、冷媒蒸気を圧縮するためのインペラー202を含む。従って、圧縮された蒸気は、ディフューザ119を通る。ディフューザ119は、羽根無しラジアル・ディフューザであることが好ましく、そして、冷媒蒸気の通路のためディフューザ・プレート206とノズル・ベース・プレート208との間に形成されたディフューザ空間204を有する。ノズル・ベース・プレート208は、ディフューザ・リング210と使用するよう構成されている。ディフューザ・リング210を用いて、ディフューザ通路202を通る冷媒蒸気の速度を制御する。ディフューザ・リング210をディフューザ通路202の中へ延長させて、当該ディフューザ通路202を流れる冷媒蒸気の速度を増大させることができ、そしてディフューザ・リング210をディフューザ通路202から後退させて、ディフューザ通路202を流れる冷媒蒸気の速度を低減させることができる。調整機構212を用いて、ディフューザ・リング210を延長及び後退させることができる。
FIG. 2 shows a partial cross-sectional view of the
図1に戻って参照すると、システム100はまた、当該システム100の動作状態を感知するセンサ160を含み、当該センサ160を用いて、ディフューザ119における旋回失速条件を決定することができる。センサ160は、コンプレッサ108のインペラー202の下流のガス流路の任意の場所に配置することができる。しかしながら、センサ160は、(図1に概略的に図示されているように)コンプレッサ吐出通路、又はディフューザ119に配置するのが好ましい。センサ160は、音圧又は音の圧力現象を測定するための圧力トランスデューサであることが好ましいが、しかし、他の種類のセンサも用い得る。例えば、加速度計を用いて、失速と関連した振動を測定することができる。圧力トランスデューサは、吐出ラインに存在する失速エネルギを表す信号を発生する。センサ160からの信号は、後続の処理を行ってディフューザ119における旋回失速を決定して補正するためラインを介して制御パネル140へ転送される。
Referring back to FIG. 1, the
旋回失速と関連したエネルギを測定するため用いられるセンサ160の出力は、失速と関連した音響エネルギと他の音源又は振動源に起因したエネルギとを区別するように条件付けられていることが好ましい。本発明の一実施形態においては、当該条件付けは、失速基本周波数及びその主要高調波を含む周波数範囲内のエネルギ量を単純に測定することにより行われることができる。他の条件付けスキームにおいては、旋回失速エネルギのみの存在を検出する能力を増強するため、失速関連領域内における失速と関連しない一部の周波数を感知し、そして解析から取り除くことができるであろう。センサ160からの条件付けされた出力信号を、以下で説明するプロセスと関係して用い、コンプレッサ108により発生される著しい量の旋回失速雑音を回避するため補正動作を行うことができる。
The output of the
旋回失速と関連した音エネルギの強度及び周波数の内容を広範囲にわたって研究した。コンプレッサの動作が旋回失速領域の中へ移動するにつれ、ほぼ10−300Hzの所定の周波数帯域内で音響エネルギのAC成分が増大する。また、著しい量の旋回失速の到来はかなり突然であることが観測された。従って、ガスの流れに存在する音響エネルギを表す信号の周波数解析は、10−300Hzの周波数帯域の中の失速に関連したエネルギの強度又は大きさの突然の増大がコンプレッサが旋回失速条件の中へ移動することを表していることを示す。 The contents of the intensity and frequency of sound energy associated with turning stall were studied extensively. As the compressor operation moves into the swirl stall region, the AC component of the acoustic energy increases within a predetermined frequency band of approximately 10-300 Hz. It was also observed that the arrival of a significant amount of turning stall was rather sudden. Therefore, a frequency analysis of the signal representing the acoustic energy present in the gas flow shows that a sudden increase in energy intensity or magnitude associated with stall in the 10-300 Hz frequency band may cause the compressor to enter into a stall stall condition. Indicates that it represents moving.
図3は、コンプレッサ108のディフューザ119における旋回失速を検出して補正する一つのプロセスを示す。このプロセスは、アナログ構成要素(図4に概略的に示される部分)、ディジタル構成要素(図5に概略的に示される部分)、又はアナログ及びディジタルの構成要素の組み合わせ(図示せず)を用いた制御パネル140上で実行されることができる。プロセスは、ステップ302で始まり、制御パネル140が信号をセンサ160から受け取る。前述したように、センサ160から受け取られた信号は、旋回失速の始まりを示すエネルギ量に対応する。好適な実施形態における圧力センサ160を用いた音圧現象の直接測定は、旋回失速の存在のより信頼性のある指示を提供し、そして非失速に関連した他の音響信号を回避する。例えば、コンプレッサ108の振動を用いて、旋回失速の始まりを検出した場合、旋回失速雑音と同じ周波数範囲にあり得る、コンプレッサのモータ152又はギヤ又はインペラー202の不平衡に起因したいずれの振動も、それらが旋回失速雑音に関連した成分のみを検出する能力を妨げ得るそのような大きさの信号を提供することができる。
FIG. 3 shows one process for detecting and correcting a rotating stall in the
ステップ304において、センサ160からの信号は、高域通過フィルタに通される。旋回失速の存在を決定する際に、センサ160からのAC変動は、関心の信号を表し、そして当該信号のDC部分は、旋回失速の検出に必要とされない。従って、高域通過フィルタを用いて、信号のDC部分を除去する。高域通過フィルタは、約10Hzの折点周波数を有することが好ましい。当該折点周波数は、所望の検出精度に依存した解析のための信号の十分なAC部分を残しながら信号のDC部分を除去する適切な値に設定することができる。本発明の一実施形態においては、高域通過フィルタは、10Hzで0.707の入力信号減衰をもたらす単極RC高域通過フィルタを含むことができ、それは、この周波数より下で、DC(0Hz)におけるゼロまで低減する。本発明の他の実施形態においては、より高次の高域通過フィルタを用いて、センサ160からの信号をフィルタリングすることができる。
In
高域通過フィルタ及び利得増幅器(必要ならば)を通った後で、信号は、ステップ306において低域通過フィルタに通される。当該低域通過フィルタを用いて、折点周波数又はカットオフ周波数より上の周波数を減衰させる。なお、その折点周波数は、旋回失速条件と関連した上側周波数レベルを規定する。本発明の好適な実施形態においては、旋回失速エネルギと関連した上側周波数又は折点周波数は、約300Hzである。本発明の一実施形態においては、6次バターワース低域通過フィルタを用いて、旋回失速の間違った指示をもたらす可能性がある、旋回失速と関連しない失速周波数範囲(ほぼ300Hz)より上の周波数成分を除去する。本発明の他の実施形態においては、異なる次数、好ましくはより高い次数の低域通過フィルタを用いて、より高い周波数を除去することができる。
After passing through the high pass filter and gain amplifier (if necessary), the signal is passed through a low pass filter in
本発明の別の実施形態においては、ステップ304及び306を組み合わせて、単一のステップにすることができる。この実施形態においては、高域通過フィルタ(ステップ304)及び低域通過フィルタ(ステップ306)の両方を用いる代わりに、帯域通過フィルタを用いて、センサ信号からDC成分と高い方の周波数との両方を除去することができる。帯域通過フィルタは、約10−300Hzの周波数範囲を有することが好ましく、この周波数範囲は、ステップ304及び306の高域通過フィルタ及び低域通過フィルタ後の等価周波数範囲である。
In another embodiment of the present invention, steps 304 and 306 can be combined into a single step. In this embodiment, instead of using both a high pass filter (step 304) and a low pass filter (step 306), both a DC component and a higher frequency from the sensor signal are used using a band pass filter. Can be removed. The bandpass filter preferably has a frequency range of about 10-300 Hz, which is the equivalent frequency range after the high and low pass filters of
ステップ306における低域通過フィルタを通った後で、信号は、ステップ308において、能動全波整流器に通される。当該能動全波整流器を用いて、AC信号の正の部分に影響を与えないようにしながら、当該AC信号の負の部分を等しい正の値に変換、又は「フリップ」する。全波整流された信号は、正の成分のみを有し、そしてDC成分に重畳されたAC成分の複合を含む。この複合信号は、失速周波数でのエネルギの振幅が増大するにつれ、大きさが増大する平均(又はDC)値をもたらす。
After passing through the low pass filter in
ステップ310において、能動全波整流器からの信号は、DC成分のみを通すため低いカットオフ周波数を有する低域通過フィルタに通される。前述したように、全波整流された波形のDC成分部分は、センサ160の失速変動振幅の表示を与え、従って当該信号のDC成分のみが、旋回失速の検出のために必要である。本発明の一実施形態においては、低域通過フィルタは、0.16Hzのカットオフ周波数を有することができる。しかしながら、この周波数は、臨界的でなく、そして他のカットオフ周波数、例えば、0.1Hzを、DC成分のみを通すため用いることができる。
In
図4は、ステップ304−310を全て実行するアナログ回路を概略的に示す。高域通過フィルタ402は、信号をセンサ160から受け取り、その高域通過フィルタ402はステップ304に関して説明したように当該信号をフィルタリングする。必要ならば、利得増幅器404を用いて、高域通過フィルタ402からの出力を増大又は増強することができる。利得増幅器404を用いて、高域通過フィルタ402からの信号を、旋回失速条件を表す閾値との比較のための適切な値まで増大させることができる。低域通過フィルタ406は、信号を利得増幅器404又は高域通過フィルタ402から受け取り、そしてステップ306に関して説明したように当該信号をフィルタリングする。能動全波整流器408を用いて、ステップ308に関して前述したように低域通過フィルタ406からの信号を整流する。全波ブリッジ整流器を用いることにより生成され得るDCオフセットを除去するため、能動全波整流器408が好ましい。最後に、能動全波整流器408からの全波整流された信号は、低域通過フィルタ410を用いてフィルタリングされ、その低域通過フィルタ410は、ステップ310に関して前述したように当該信号をフィルタリングし、そして信号を制御回路へ送る。なお、当該制御回路は、低域通過フィルタ410からの信号を続いて処理するための、マイクロプロセッサ及び/又は比較器を含み得る。
FIG. 4 schematically illustrates an analog circuit that performs all steps 304-310.
図5は、ステップ304−310を全て実行するディジタル回路を概略的に示す。必要ならば、利得増幅器502を用いて、センサ160からの信号を、旋回失速条件を表す閾値との比較のための適切な値まで増大又は増強することができる。次いで、利得増幅器502又はセンサ160からの信号は、アナログ信号をディジタル信号に変換するためA/D変換器504に通される。次いで、A/D変換器504からのディジタル信号が、ステップ304−310を全て実行するためのディジタル信号プロセッサ(DSP)回路506へ与えられることが好ましい。DSP回路506において、高域通過フィルタ508は、信号をA/D変換器504から受け取り、その高域通過フィルタ508は、ステップ304に関して説明したように当該信号をフィルタリングする。低域通過フィルタ510は、信号を高域通過フィルタ508から受け取り、そしてステップ306に関して説明したように当該信号をフィルタリングする。全波整流器512を用いて、ステップ308に関して説明したように低域通過フィルタ510からの信号をフィルタリングする。全波整流器512からの全波整流された信号は、低域通過フィルタ514を用いてフィルタリングされ、当該低域通過フィルタ514は、ステップ310に関して説明したように当該信号をフィルタリングする。最後に、DSP回路506の低域通過フィルタ514からの信号は、D/A変換器516に通され、当該D/A変換器516は、アナログ信号を発生し、そしてそのアナログ信号を制御回路に送る。なお、その制御回路は、アナログ信号を続いて処理するための、マイクロプロセッサ及び/又は比較器を含み得る。
FIG. 5 schematically illustrates a digital circuit that performs all steps 304-310. If necessary, the
図3に戻って参照すると、ステップ310からのDC成分のみを有する低域通過フィルタリングされた信号は、ステップ312において、閾値と比較されて、旋回失速の存在を決定する。前述したように、DC成分の大きさは、コンプレッサ108が旋回失速条件に移動するにつれ増大する。従って、旋回失速の存在は、DC成分又は電圧が閾値を越えるときを決定することにより検出されることができる。閾値は、DC成分に対して正常な動作値、即ち、旋回失速が存在しないときのDC成分の値の倍数に等しい値に設定することができる。本発明の好適な実施形態においては、閾値は、正常な動作値の2倍から6倍であることができる。例えば、DC成分に対する正常な動作値が0.2−0.4VDCである場合、旋回失速を検出するための閾値は、0.8VDCと1.2VDCとの間であることができる。正常な動作に対する値及び閾値に対する値は、信号に印加される利得の量に依存する。換言すると、信号に印加される利得がより大きくなるとき、正常な動作値がより大きくなり、そして閾値がより大きくなる。旋回失速がステップ312において検出されない場合、プロセスは、ステップ302へ戻り、そしてセンサ160からの新しい信号が処理のため取得される。
Referring back to FIG. 3, the low pass filtered signal having only the DC component from
旋回失速がステップ312において検出された場合、ステップ314においてその旋回失速条件を補正するため補正動作が行われる。補正動作は、ラジアル・ディフューザ119のディフューザ空間204の幅を狭めること、ラジアル・ディフューザ119の長さを短くすること、又は、コンプレッサ入口で又はインペラー202の下流でコンプレッサ108への流れを増大することを含むことができるが、これに限定されるものではない。本発明の好適な実施形態においては、旋回失速の検出すると、制御パネル140は、信号をディフューザ119に、特に、ディフューザ119の調整機構212に送って、ディフューザ・リング210の位置を調整して、旋回失速条件を補正する。ディフューザ・リング210は、旋回失速条件を補正するため、ディフューザ空間204の中に挿入されて、ディフューザ空間204の幅を狭める。
If a turning stall is detected in
本発明の別の実施形態においては、高速フーリエ変換(FFT)を用いて、旋回失速の存在を検出することができる。図6は、FFTを用いて、コンプレッサ108のディフューザ119における旋回失速を検出して補正する一つのプロセスを示す。このプロセスは、ステップ602において、制御パネル140が信号をセンサ160から受け取ることから始まり、そしてステップ604において、好ましくはA/D変換器を用いて、センサ160からの当該信号をディジタル信号に変換する。次に、ステップ606において、FFTが、ステップ604からの信号に適用されて、複数の周波数及びエネルギ値を発生する。FFTは、制御パネル140上のDSPチップの中にプログラムされることが好ましく、そしてリアル・タイムで実行することができる。FFT・DSPチップは、FFTを完了するため乗算及び累算のようないずれの必要な演算又は計算を実行するよう構成されていることが好ましい。センサ160からのディジタル化された入力信号に対してFFTを適用することにより、旋回失速を、図3に関して前述したように時間領域よりむしろ周波数領域で直接検出することが可能になる。
In another embodiment of the present invention, the presence of a turning stall can be detected using Fast Fourier Transform (FFT). FIG. 6 illustrates one process that uses FFT to detect and correct for rotational stall in the
特定の範囲の基本周波数のみ、即ち、上記で一層詳細に説明したような約10−300Hzが旋回失速の検出で関心があるので、ステップ608において、関心のそれらの特定の周波数のみが、周波数領域で解析されねばならず、即ち、旋回失速と関連しない周波数を廃棄することができる。更に、関心の特定の範囲の基本周波数は、常に、コンプレッサのインペラー202の回転周波数に等しいかそれより下であり、従って、旋回失速の解析を、コンプレッサの速度を考慮することにより関心の適切な範囲に限定することができる。関心の周波数範囲のこの限定は、可変速度駆動(VSD)応用において有利である。それは、インペラー202の速度が低減されるにつれ、関心の周波数範囲がより狭くなり、それにより間違った検出を招くであろう無関係の周波数の排除に役立つからである。コンプレッサが可変速度又は固定速度で動作しようとしまいと、インペラーの動作速度と関連した周波数成分及びその高調波が除去(ゼロに設定)される一方で、旋回失速と関連したFFTの周波数成分及びその高調波は保持される。トランスデューサを介して結合し得る電子的インターフェースのようなコンプレッサのインペラー202の回転周波数より下の他の非失速周波数(60Hz及び高調波)も除去し得る。
Since only a specific range of fundamental frequencies, i.e., about 10-300 Hz as described in more detail above, is of interest in detecting swirling stalls, only those specific frequencies of interest in the
ステップ608における無関係の周波数の排除後に、ステップ610において、FFTからの残りの成分又は周波数同士を加算して、その結果として生じる値が旋回失速範囲内にあるかを決定する。ステップ312における旋回失速の検出と同様に、ステップ610における旋回失速の検出は、加算した又はその結果生じる値が失速領域を規定する閾値より大きいことに基づく。閾値は、FFT成分からの加算された又はその結果生じる値に対して正常な動作値の倍数に等しい値、即ち、旋回失速が存在しないときのFFT成分からの加算された又はその結果生じる値の値に設定することができる。本発明の好適な実施形態においては、閾値は、正常な動作値の2倍から6倍にすることができる。正常な動作及び閾値に対する値は、解析される信号の強度、及び信号対雑音比を増強するため信号に適用される増幅量に依存する。本発明の別の実施形態においては、残りの周波数スペクトルのピークが所定の閾値を越えたかどうかを決定することにより旋回失速を検出することができる。ステップ610において、旋回失速が検出されない場合、プロセスは、ステップ602に戻り、そしてセンサ160からの新しい信号が処理のため取得される。
After elimination of irrelevant frequencies in
ステップ610において旋回失速が検出された場合、ステップ612において補正動作が行われて、旋回失速条件を補正する。補正動作は、ラジアル・ディフューザ119のディフューザ空間204の幅を狭めること、ラジアル・ディフューザ119の長さを短くすること、又はコンプレッサ入口で、又はインペラー202の下流で、コンプレッサへの流れを増大することを含むことができるが、これらに限定されるものではない。本発明の好適な実施形態においては、旋回失速を検出すると、制御パネル140は、信号をディフューザ119の調整機構212へ送って、ディフューザ・リング210の位置を調整して、旋回失速条件を補正する。ディフューザ・リング210は、旋回失速条件を補正するため、ディフューザ空間204の中に挿入されて、当該ディフューザ空間204の幅を狭める。
If a turning stall is detected in
本発明が好適な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱すること無しに、様々な変更を行い、及び本発明の構成要素を均等物に置換し得ることが当業者により理解されるであろう。その上、本発明の本質的範囲を逸脱すること無しに、特定の状況又は資材を本発明の教示に適合させるため多くの変更を行い得る。従って、本発明は、この発明を実行するため意図された最良様式として開示された特定の実施形態に限定されるものでは無く、本発明は、添付の特許請求の範囲に入る全ての態様を含むことを意図するものである。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, workers skilled in the art will recognize that various modifications can be made and components of the invention can be replaced by equivalents without departing from the scope of the invention. Will be understood. Moreover, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Accordingly, the invention is not limited to the specific embodiments disclosed as the best mode contemplated for carrying out the invention, but the invention includes all aspects that fall within the scope of the appended claims. Is intended.
Claims (41)
遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速と関連した音響エネルギを表す値を測定するステップと、
フィルタリングされた値を得るために、前記の測定された値を帯域通過フィルタでフィルタリングするステップと、
前記フィルタリングされた値を全波整流器で整流して、整流された値を得るステップと、
前記整流された値を低域通過フィルタでフィルタリングして、失速エネルギ成分を得るステップと、
前記失速エネルギ成分を所定値と比較し、前記失速エネルギ成分が前記所定値より大きいときに前記ラジアル・ディフューザに存在している前記ラジアル・ディフューザにおける旋回失速を決定するステップと、
旋回失速の決定に応答して、制御信号を前記遠心コンプレッサへ送り、前記遠心コンプレッサの作動形態を調整するステップと、
を備える方法。A method of correcting a rotating stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor,
Measuring a value representative of acoustic energy associated with rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor;
Filtering the measured value with a bandpass filter to obtain a filtered value;
Rectifying the filtered value with a full wave rectifier to obtain a rectified value;
Filtering the rectified value with a low pass filter to obtain a stall energy component;
Comparing the stall energy component with a predetermined value and determining a turning stall in the radial diffuser that is present in the radial diffuser when the stall energy component is greater than the predetermined value;
In response to determining the rotational stall, sending a control signal to the centrifugal compressor to adjust the mode of operation of the centrifugal compressor;
A method comprising:
中間値を得るために、、10Hzの折点周波数を有する高域通過フィルタで前記測定された値をフィルタリングするステップと、
前記中間値を、300Hzの折点周波数を有する低域通過フィルタでフィルタリングするステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。The step of filtering the measured value with a band pass filter;
Filtering the measured value with a high-pass filter having a corner frequency of 10 Hz to obtain an intermediate value;
Filtering the intermediate value with a low-pass filter having a corner frequency of 300 Hz;
The method of claim 1 comprising:
高速フーリエ変換を前記の測定された値に実行して、複数の周波数及び対応のエネルギ値を得るステップと、
前記の複数の周波数及びエネルギ値から旋回失速と関連した周波数及び対応のエネルギ値を選択するステップと、
旋回失速と関連した選択された周波数の対応エネルギ値同士を加算するステップと、
前記の加算されたエネルギ値を所定の閾値と比較することにより前記遠心コンプレッサの旋回失速を検出するステップと、を備え、
旋回失速は、前記の加算されたエネルギ値が前記所定の閾値より大きいとき前記遠心コンプレッサに存在する、
遠心コンプレッサにおける旋回失速を補正する方法。Measuring a value representative of acoustic energy associated with rotational stall in a centrifugal compressor;
Performing a fast Fourier transform on the measured values to obtain a plurality of frequencies and corresponding energy values;
Selecting a frequency associated with a turning stall and a corresponding energy value from the plurality of frequencies and energy values;
Adding the corresponding energy values of selected frequencies associated with the turning stall;
Detecting the rotational stall of the centrifugal compressor by comparing the summed energy value with a predetermined threshold, and
Rotating stall is present in the centrifugal compressor when the added energy value is greater than the predetermined threshold.
A method for correcting a rotating stall in a centrifugal compressor.
前記発生された制御信号を前記ラジアル・ディフューザに送り、前記ラジアル・ディフューザの形態を変えるステップと
を更に備える、請求項15に記載の方法。Generating a control signal for the radial diffuser of the centrifugal compressor in response to detection of a rotating stall;
The method of claim 15, further comprising: sending the generated control signal to the radial diffuser to change the shape of the radial diffuser.
遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速と関連した音響エネルギを表すパラメータを測定し、且つ前記の測定されたパラメータに対応するセンサ信号を発生するよう構成されているセンサと、
10Hzの折点周波数を有し、前記センサ信号を受け取り、且つ高域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成された高域通過フィルタと、
300Hzの折点周波数を有し、前記高域通過フィルタリングされた信号を前記高域通過フィルタから受け取り、且つ低域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成された第1の低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタリングされた信号を受け取り、且つ整流された信号を出力するよう構成された全波整流器と、
前記整流された信号を受け取り、且つ失速エネルギ成分信号を出力するよう構成された第2の低域通過フィルタと、
前記失速エネルギ成分信号を用いて、前記ラジアル・ディフューザにおける旋回失速を決定し、且つ旋回失速の決定に応答して制御信号を出力して前記遠心コンプレッサの動作形態を調整するよう構成された制御回路と
を備えるシステム。A system for correcting rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor,
A sensor configured to measure a parameter representative of acoustic energy associated with rotational stall in a radial diffuser of a centrifugal compressor and to generate a sensor signal corresponding to the measured parameter;
A high pass filter having a corner frequency of 10 Hz, configured to receive the sensor signal and to output a high pass filtered signal;
A first low pass filter having a corner frequency of 300 Hz, configured to receive the high pass filtered signal from the high pass filter and to output a low pass filtered signal;
A full wave rectifier configured to receive the low pass filtered signal and to output a rectified signal;
A second low pass filter configured to receive the rectified signal and output a stall energy component signal;
A control circuit configured to determine a turning stall in the radial diffuser using the stall energy component signal, and to adjust a mode of operation of the centrifugal compressor by outputting a control signal in response to the turning stall determination. A system comprising:
前記制御回路は、失速エネルギ成分信号が所定値より大きいことに応答して前記制御信号を出力し、
前記所定値は、旋回失速無しの前記遠心コンプレッサの正常動作中に計算された失速エネルギ成分の倍数である、
請求項26に記載のシステム。The control circuit includes a comparator for comparing the stall energy component signal with a predetermined value;
The control circuit outputs the control signal in response to the stall energy component signal being greater than a predetermined value;
The predetermined value is a multiple of a stall energy component calculated during normal operation of the centrifugal compressor without turning stall.
27. The system of claim 26.
前記センサ信号をディジタル信号に変換するためのアナログ/ディジタル変換器と、
前記ディジタル信号を前記アナログ/ディジタル変換器から受け取るディジタル信号プロセッサと、
前記ディジタル信号プロセッサは、
10Hzの折点周波数を有し、前記ディジタル信号を受け取り、且つ高域通過フィルタリングされた信号を出力するよう適合された高域通過フィルタと、
300Hzの折点周波数を有し、前記高域通過フィルタリングされた信号を前記高域通過フィルタから受け取り、且つ低域通過フィルタリングされた信号を出力するよう構成された第1の低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタリングされた信号を受け取り、且つ整流された信号を出力するよう構成された全波整流器と、
前記整流された信号を受け取り、且つ失速エネルギ成分信号を出力するよう構成された第2の低域通過フィルタと、を備え、
前記失速エネルギ成分信号をアナログ信号に変換するためのディジタル/アナログ変換器と、
前記アナログ信号を用いて前記ラジアル・ディフューザにおける旋回失速を決定し、且つ旋回失速の決定に応答して制御信号を出力して前記遠心コンプレッサの動作形態を調整するよう構成された制御回路と、
を備える遠心コンプレッサのラジアル・ディフューザにおける旋回失速を補正するシステム。A sensor configured to measure a parameter representing acoustic energy associated with rotational stall in a radial diffuser of the centrifugal compressor and to generate a sensor signal corresponding to the measured parameter;
An analog / digital converter for converting the sensor signal into a digital signal;
A digital signal processor for receiving the digital signal from the analog / digital converter;
The digital signal processor comprises:
A high pass filter having a corner frequency of 10 Hz, adapted to receive the digital signal and to output a high pass filtered signal;
A first low pass filter having a corner frequency of 300 Hz, configured to receive the high pass filtered signal from the high pass filter and to output a low pass filtered signal;
A full wave rectifier configured to receive the low pass filtered signal and to output a rectified signal;
A second low pass filter configured to receive the rectified signal and to output a stall energy component signal;
A digital / analog converter for converting the stall energy component signal into an analog signal;
A control circuit configured to determine a rotational stall in the radial diffuser using the analog signal, and to output a control signal in response to the determination of the rotational stall to adjust an operation mode of the centrifugal compressor;
The system which correct | amends the rotation stall in the radial diffuser of a centrifugal compressor provided with.
前記制御回路は、失速エネルギ成分信号が所定値より大きいことに応答して前記制御信号を出力し、
前記所定値は、旋回失速無しの前記遠心コンプレッサの正常動作中に計算された失速エネルギ成分の倍数である、
請求項36に記載のシステム。The control circuit comprises a comparator for comparing the stall energy component signal with a predetermined value;
The control circuit outputs the control signal in response to the stall energy component signal being greater than a predetermined value;
The predetermined value is a multiple of a stall energy component calculated during normal operation of the centrifugal compressor without turning stall.
37. The system of claim 36.
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